一. 從《時間機器》講起
眾所周知,迄今為止人類在空間與時間上獲得的自由度是很不相同的 。 我們可以沿空間方向作自由運動 ， 卻無法隨意駕馭時間 。 時間就象一條漫漫長河 ， 世間萬物仿佛是河里的漂浮物 ， 只能隨波逐流 。
現實的盡頭往往就是幻想的起點 。 如果時間是一條長河 ， 那么在這長河之中是否能有船只呢？ 漂浮物只能隨波逐流 ， 船只卻可以劈波斬浪 。 如果時間長河中能有船只 ， 我們就可以乘坐這種船只進行時間旅行 ， 既可以窺視未來 ， 也可以重返往昔 ， 說不定還能改變歷史 。 在科幻小說中 ， 這種假想的船只被稱為 “時間機器” 。
有關時間機器最早、 最著名的小說是英國科幻作家威爾斯 (H. G. Wells) 的《時間機器》(The Time Machine) ， 發表于 1895 年 。 不過 ， 威爾斯并不是最早觸及時間旅行這一題材的作家 ， 在他之前已經有許多作家涉足過這一題材 ， 其中甚至包括美國諷刺小說家馬克·吐溫 (Mark Twain) ， 他發表于 1889 年的《康州美國佬在亞瑟王朝》(A Connecticut Yankee in King Arthur's Court) 據說是最早涉及逆向時間旅行的小說 。 但在那些比威爾斯更早的文學作品中 ， 普遍沒有使用象時間機器這樣一種可以讓人選擇 “目的地” (確切地講是 “目的時間”) 的旅行器 ， 并且也極少對時間旅行的機制作哪怕只是科幻意義上的說明 。 而威爾斯的《時間機器》在這兩方面都是突破性的 ， 它很快引起了讀者們的巨大興趣 ， 并于 1960 及 2002 年兩度被拍成電影 ， 英國甚至為《時間機器》出版 100 周年發行過紀念郵票 。

威爾斯寫作《時間機器》的時侯 ， 愛因斯坦 (Albert Einstein) 的相對論尚未被提出 ， 人們對時空的理解大體上還停留在牛頓 (Isaac Newton) 的絕對時空觀上[注一] 。 但威爾斯卻在《時間機器》一書中令人吃驚地提出了將時間作為第四維的觀點 ， 與十年后到來的相對論時空觀作了戲劇性的遙相呼應 。
威爾斯將時間視為第四維 ， 目的是要通過將時間與空間類比來為時間旅行開綠燈 。 那么現代物理學認可這個綠燈嗎？ 這就是本文所要討論的內容 。
二. 面向未來與重返過去
我們知道 ， 在牛頓的絕對時空觀里 ， 時間和空間不受任何物質及運動的影響 (這是 “絕對” 的主要含義所在) 。 很明顯 ， 在這樣的時空觀里 ， 時間旅行不具有理論基礎 ， 它的存在只是一種幻想 。 但是狹義相對論的提出對時空觀產生了一次重大變革 。 在狹義相對論中 ， 時間和空間不再是絕對的概念 ， 而是與參照系的選擇密切相關 。 特別是 ， 在運動參照系中時間的流逝會變慢 ， 這是著名的時間延緩效應 ， 它的存在已經被大量物理實驗所證實 。 狹義相對論所帶來的這種新結果 ， 為時間旅行開啟了第一種具有理論依據的可能性： 那就是面向未來的時間旅行成為了可能 。
按照狹義相對論 ， 如果有人想要到未來去旅行 ， 他所需要的時間機器就是一艘能以接近光速的高速度運行的飛船 。 想要到達的未來越遙遠 ， 飛船所需達到的速度就越高 。 如果他想在 20 年 (飛船上的時間) 的飛行之后到達兩萬年 (地球上的時間) 后的地球上 ， 他所要做的就是讓飛船以相當于光速 99.99995% 的速度飛行 10 年 ， 然后以相同的速度往回飛 。 那么 20 年后 ， 當他回到地球上時 ， 地球上的日歷已經翻過了整整兩萬年 ， 他可以如愿以償地看到兩萬年后的人類社會 (如果那時侯人類社會還存在的話) 。 可以想象 ， 這樣一位來自遠古的旅行家將會受到未來的歷史學家和考古學家們何等熱烈的歡迎 。

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